Forskere 3D-printer levende knogler

Af Birgitte Dalgaard, bird@tek.sdu.dk

Forskere fra SDU har med succes 3D-printet knogler, som både i form og materiale er så naturtro, at de snyder kroppen til at tro, at det er egne knogler. Knoglerne har hulrum som rigtige knogler. Samtidig bliver de printet i et materiale, som er tæt på knoglers naturlige byggesten.

- Vi har vist, at vi kan skabe levende knogler. I museforsøg erstattede vi en del af musens kranieskal med en 3D-printet knogle, og knoglen groede naturligt sammen med musens øvrige kranieskal. Vi så endda, at den 3D-printede knogle er i stand til at danne marv.

Det siger lektor Morten Østergaard Andersen fra SDU Biotechnology, som sammen med to ingeniørstuderende i velfærdsteknologi har udviklet det kunstige knoglemateriale, som 3D-printeren bruger til at bygge knoglerne med.

Resultaterne fra museforsøgene viser, at musens egen kranieknogle accepterer den kunstige knogle og spiser sig ind på den kunstige knogle, som forsvinder med tiden. For at hjælpe processen på vej poder forskerne knoglestykket med stamceller.

Giver lægerne helt nye muligheder

De nye implantater er godt nyt for de mange patienter, som hvert år får behov for en knogletransplantation. Lægen kan scanne patienten og via billederne sætte 3D-printeren til at printe et implantat, som passer perfekt til den enkelte patient.

Flere hospitaler har erfaringer med 3D-printede implantater af metal eller plastik, men materialerne opleves som et fremmedlegeme i kroppen og kan give problemer som infektioner.

- Jeg tror så meget på mulighederne i de nye knogler, at vi faktisk har enkelte patienter, hvor det vil være en fordel for patienten, at vente med at få rekonstrueret sin kæbe, til de kunstige knogler er godkendt til kliniske forsøg, siger ledende kæbekirurg Torben H. Thygesen fra kæbekirurgisk afdeling på Odense Universitetshospital.

Han opererer, sammen med kolleger fra plastikkirurgi, mange patienter, som har brug for at få bygget deres kæbe op igen efter for eksempel mundhulekræft, og han peger på, at resultaterne fra museforsøgene er så lovende, at der er planlagt griseforsøg til efteråret. Derefter kan det gå stærkt.

- Hvis resultaterne fra griseforsøgene er positive, så er næste skridt at anvende teknikken på mennesker. Alle de stoffer, som indgår i det nye knoglemateriale, er godkendte til at bruge i mennesker. Derfor kan det gå hurtigt med at få implantaterne ud og gøre gavn hos patienterne, siger Torben H. Thygesen. Han forventer, at knoglerne allerede er klar til kliniske forsøg om et år.

Hemmeligheden bag knoglerne

Det kan godt være, at det pludseligt går stærkt, men det har taget flere år at udvikle det helt rigtige materiale til at bygge de kunstige knogler op med. Materialet skal både være lig kroppens egne byggesten, være stærkt som knogler og kunne komme gennem 3D-printerens dyse.

- Det, der kommer ud af 3D-printeren er faktisk keramik. Størstedelen af menneskets knogler er bygget op af keramik. Vi blander et pulver, som hovedsageligt er calciumfosfat med fedt, så konsistensen bliver helt rigtig, siger Morten Østergaard Andersen:

Hele ideen om knoglerne begyndte som et bachelorprojekt for to ingeniørstuderende i velfærdsteknologi. Torben H. Thygesen satte Casper Slots og Martin Bonde Jensen på en opgave. Nemlig at finde frem til et kunstigt knoglemateriale som 3D-printeren kan bruge; som er stærkt, som kroppen accepterer, og som på sigt forsvinder igen.

- Faktisk kan de nye knogler have et andet potentielt perspektiv. Når patienter opereres for kræft i mundhulen, er det ikke altid at kirurgerne kan fjerne hele kræftknuden. I de tilfælde arbejder vi på, at man så lægger kræftmedicin ind i de printede implantater. Medicinen kan målrettes kræfttypen og vil så sive ud. Direkte ind i den resterende kræft, forklarer Torben H. Thygesen.